CN111789038B - 一种分层式奶牛饲喂系统及饲喂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种分层式奶牛饲喂系统及饲喂方法，所述系统包括饲喂层与饲料供应层；所述饲喂层与饲料供应层用隔断层隔开，形成上下独立的空间层；所述隔断层中间设置有开口，开口处设置有隔板，隔板与驱动电机连接；所述饲料供应层包括配料机、料槽、饲料回收箱和料槽传送带清洗装置；料槽位于隔板下方；配料机通过倾斜传送带向料槽输送饲料；所述饲喂层包括若干组摄像头和牛舍。所述方法包括以下步骤：1.配料机确定饲料配方；2.料槽传送带和倾斜传送带开始运转；3.料槽抬升到饲喂层后，奶牛开始进食；本发明方法是指在饲料供应层完成饲料混合、配餐、传输、回收、料槽清洗、消毒操作，在饲喂层完成奶牛饲喂，饲喂监测与反馈操作。
Description
技术领域
本发明涉及奶牛饲喂领域，特别涉及一种分层式奶牛饲喂系统及饲喂方法。
背景技术
奶牛饲喂是奶牛养殖业中的一个重要环节，现阶段我国的奶牛饲喂方式可分为三种，传统人工饲喂、TMR饲喂及机器人饲喂。
传统人工饲喂指粗精饲料分开饲喂，饲喂人员将苜蓿草、青贮、块根、糟渣类和精饲料分别喂给奶牛，依靠人的劳动力去投放饲料。由于奶牛一天需要饲喂3到4次，因此人工饲喂需要大量的劳动力投入，劳动成本高，而且饲喂效率低下。并且还需要人工去清理奶牛进食后的剩余饲料，以防止霉变，这又大大增加了饲养员的工作量。目前我国大部分中小型奶牛场仍采用这种传统的饲喂方法。
TMR饲喂(全混合日粮饲喂)是根据分群奶牛的营养需要，在特定的饲料加工设备里将精料、维生素、矿物质、粗料和其它添加剂进行充分搅拌、混合均匀，然后进行饲喂的一种方式。根据TMR技术制造的TMR饲喂机能提高饲喂效率，并改善奶牛健康，提高奶牛的产奶性能，但其缺点也十分明显：一次性投入成本较高(一台进口TMR饲喂机价格在40万元左右)；对道路、设备的保养与维修的要求都较高；混合后饲料贮存时间短；空间占用大，牛舍中需要预留较大的道路供TMR饲喂机行驶；机器运行过程中噪声大，并有废气排放，影响奶牛的健康；奶牛进食后剩下的饲料的清洁问题等。目前国内奶牛场近50％的规模化牧场采用TMR技术进行奶牛饲喂。
机器人饲喂是指应用一定的机器人技术，实现奶牛的自动饲喂，代替人力，节省劳动成本，提高饲喂效率。饲喂机器人一般由行走部件、定量给料系统、料箱、定位传感器、射频识别装置、控制系统、操作面板及电源等机构组成，常见的有定位饲喂系统、自走式饲喂系统、悬挂轨道饲喂系统、传送带式饲喂系统等。机器人饲喂在提高饲喂效率时，也有以下缺点：占用空间大；需要单头饲喂，饲喂效率不高；设备结构复杂，难于操纵，对饲养人员素质要求较高，修理困难，维修成本高；设备及配套设施成本过高，一次性投入太大，中小规模养殖户无力购买；存在安全隐患(机器人可能会误伤牛只)；设备运行时产生的噪声、废气等有害物质对奶牛的饲喂环境产生污染。奶牛进食后剩下的饲料的清洁问题。
除了上述缺点，现有的饲喂方式还存在以下缺点：①一方面，饲喂区和牛群的生活区混在一起，容易造成饲料的污染，影响牛群健康。②另一方面，现有的饲喂方式需要工作人员频繁地进入牛舍进行饲喂操作,使带入病菌的几率变大，或造成人和奶牛的交叉感染。③残余饲料清理问题。因为奶牛不吃旧的、变干的饲料，所以奶牛进食后残余的饲料需要用额外的人工或者机器来清理，效率低下；而且料槽需要定期清洗，防止饲料霉变而滋生细菌，保持牛舍清洁。这些都会增大养殖成本，耗费大量的人力物力。而且，现有的奶牛养殖场大都需要另外配置牛粪处理系统，成本高昂。
发明内容
针对上述问题的不足，本发明的目的是提供一种高效、清洁环保的奶牛饲喂系统，适用于模块化、规模化、高效、环保清洁的奶牛养殖业。该系统可极大地提高奶牛的饲喂效率，并有效地改善牛舍的环境，节省空间。
本发明至少通过如下技术方案之一实现。
一种分层式奶牛饲喂系统，包括饲喂层与饲料供应层；所述饲喂层与饲料供应层用隔断层隔开，形成上下独立的空间层；所述隔断层中间设置有开口，开口处设置有隔板，隔板与驱动电机连接；
所述饲料供应层包括配料机、料槽、饲料回收箱和料槽传送带清洗装置；所述料槽位于隔板的正下方；所述配料机位于倾斜传送带上方，配料机通过倾斜传送带向料槽输送饲料，投喂时垂直升降装置将料槽抬升至饲喂层；
所述饲喂层包括若干组摄像头和牛舍；所述牛舍位于隔板两侧，若干组摄像头安装在牛舍的两侧。
进一步地，所述料槽包括可升降式料槽传送带和挡板，挡板固定在可升降式料槽传送带的两侧表面。
进一步地，所述可升降式料槽传送带为U型，饲料回收箱和料槽传送带清洗装置均位于可升降式料槽传送带末端。
进一步地，所述可升降式料槽传送带上表面放置饲料，下表面通过安装在料槽下方的紫外线灯进行消毒。
进一步地，所述挡板设有若干个二维码，每个二维码对应一头牛。
进一步地，所述料槽传送带清洗装置包括水枪和毛刷，水枪安装在料槽上方，毛刷安装在料槽表面；水枪往可升降式料槽传送带上喷水，毛刷刷洗料槽表面，废水在可升降式料槽传送带的作用下流到废水收集桶内。
进一步地，所述若干组摄像头实时采集在饲喂过程中的图像信息，获得二维码和奶牛身上的编，实时监控每个奶牛的进食状况和生理状况并反馈相关信息。
进一步地，牛舍内设有粪便收集装置，粪便收集装置包括刮板、高压水枪和输粪管；所述输粪管位于牛舍内的一侧并通向饲料供应层下方的独立；高压水枪位于牛舍内的另一侧，刮板位于输粪管和高压水枪之间；高压水枪喷射高压水，将粪便推向到输粪管，然后将粪便从饲喂层排出。
一种用于1所述的分层式奶牛饲喂系统的饲喂方法，包括以下步骤：
1.在饲喂作业时，配料机先开始工作，根据当前奶牛群的成长阶段确定饲料配方，并完成饲料搅拌、饲料混合的操作，获取奶牛的食量信息或者由工作人员设定每头奶牛的食量；
2.可升降式料槽传送带和倾斜传送带开始运转，接着由配料机向倾斜传送带配料，倾斜传送带将饲料转运到可升降式料槽传送带上，配料机为每头奶牛都配好饲料的时间为一个时间周期，在配料机工作一个时间周期后，配料机、可升降式料槽传送带和倾斜传送带停止工作，此时可升降式料槽传送带上奶牛相对应的位置都有各自的饲料；
3.料槽下方的垂直升降装置开始工作，将可升降式料槽传送带缓慢抬升，同时，驱动电机带动隔板向牛舍一侧水平移动，当料槽抬升到饲喂层后，垂直升降装置停止抬升并保持高度不变，奶牛开始进食；
4.当奶牛进食完毕，或摄像头观察到奶牛停止进食时，垂直升降装置带动料槽下降，当料槽完全离开饲喂层时，驱动电机带动隔板关闭，料槽继续下降回到初始位置；
5.可升降式料槽传送带开始工作，可升降式料槽传送带带动剩余饲料往前移动，推动剩余饲料掉落到饲料回收箱内，当可升降式料槽传送带工作一个时间周期后，停止工作；
6.当可升降式料槽传送带需要清理、消毒时，可升降式料槽传送带和料槽传送带清洗装置开始工作，水枪往可升降式料槽传送带上喷水，毛刷不停地来回刷洗，废水在传送带的作用下流到废水收集桶内，该工作持续进行直到可升降式料槽传送带清理干净，紫外线灯开启，以杀灭细菌。
相比现在的技术，本发明具有以下优点：
1.极高的饲喂效率，配料机本身具有快速分配的能力，配料完毕后，升降装置将料槽抬升至上层，一次实现全部奶牛的同时饲喂；
2.高效的饲料回收能力，只要可升降式料槽传送带继续运转一段时间，便可将奶牛吃剩的饲料全部收集到饲料回收箱内；
3.高效的料槽清理能力，只要可升降式料槽传送带继续运转一段时间，同时清洗系统装置不停地清理，便可快速地将传送带刷洗一遍，并且废水也可以方便地收集到废水桶里；
4.无噪声污染和扬尘污染，由于配料和牛舍相互分开，所以没有噪声污染，同时配料机也不会造成扬尘；
5.牛舍清洁，由于牛粪收集到饲料供应层独立隔离空间进行处理，所以保持了牛舍地清洁，减少病菌污染传播，同时由于可升降式料槽传送带也保持干净，所以没有奶牛吃剩的饲料发生霉变的现象，保持了整个系统结构的干净整洁；
6.空间利用率高，由于可升降式料槽传送带较窄，且省去了人工饲喂或机器人饲喂所需要的道路，所以可以节约空间，提高利用率；也可以采用多层饲喂的结构，即底下一层完成配料等操作，上面几层饲养奶牛，则可进一步提高空间利用率；
7.信息反馈一体化，在牛舍处安装有多个摄像头，可实时监控奶牛的进食情况和生理状况，把信息反馈到饲喂系统中，并在突发情况时发出报警信息。
附图说明
图1为本实施例一种分层式奶牛饲喂系统的示意图；
图2为本实施例一种分层式奶牛饲喂系统在饲喂时的示意图；
图3为本实施例中一种分层式奶牛饲喂系统的饲喂层示意图；
图4为本实施例中一种分层式奶牛饲喂系统的饲料供应层意图；
图5为本实施例中饲料供应层放大部分的示意图；
图6为本实施例中牛舍内部结构示意图；
图7为本实施例中饲喂层结构剖面示意图；
图8为本实施例中粪便收集装置结构示意图；
图中：1-饲料供应层，101-输粪管，102-可升降式料槽传送带，103-二维码，104-紫外线灯，105-挡板，106-料槽传送带清洗装置，107-饲料回收箱，108-倾斜传送带，109-配料机，110-水枪，111-毛刷，112-独立空间，2-饲喂层，201-摄像头，202-编码，203-牛舍，204-隔板，205-粪便收集装置，206-驱动电机，207-刮板，208-高压水枪。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
如图1和图2所示的一种分层式奶牛饲喂系统，包括饲喂层2与饲料供应层1；所述饲喂层2与饲料供应层1用隔断层隔开，形成上下独立的空间层；所述隔断层中间设置有开口，开口处设置有隔板204，所述隔板204在驱动电机206的推动下横向移动，隔板204向一侧移动后，饲喂层2与饲料供应层1联通。
如图4和图5所示，饲料供应层1包括配料机109、料槽、饲料回收箱107和料槽传送带清洗装置106；
料槽位于隔板204的正下方，隔板204横向移动，使饲喂层2与饲料供应层1的空间联通，将料槽抬升至饲喂层2，即可实现饲喂。
所述料槽包括可升降式料槽传送带102和挡板105，挡板105固定在可升降式料槽传送带102的两侧表面；所述可升降式料槽传送带102为U型，根据长度分成a段、b段和c段，所述a段完成饲料供给，b段完成饲料清理、回收与传送带的冲洗，c段完成传送带的消毒；所述可升降式料槽传送带102上表面用于放置饲料，下表面通过安装在料槽下方的紫外线灯104进行消毒；挡板105上设置有二维码103若干个二维码103，每个二维码103对应一头牛。
所述料槽传送带清洗装置106包括水枪110和毛刷111，水枪110安装在料槽上方，毛刷111安装在料槽表面；水枪110往可升降式料槽传送带102上喷水，毛刷111用于刷洗料槽表面，废水在传送带的作用下流到废水收集桶内。
所述饲料回收箱107位于可升降式料槽传送带102末端的下方，用于回收剩余的饲料；可升降式料槽传送带102的初始端与倾斜传送带108连接，倾斜传送带108上方设置配料机109，配料机109通过倾斜传送带108向可升降式料槽传送带102输送饲料。
所述垂直升降装置采用河南天成矿山起重机有限公司的固定式升降平台。
所述饲喂机采用新东机械立式TMR饲料搅拌机。
如图3、图6和图7所示，所述饲喂层2包括若干组摄像头201和牛舍203；所述牛舍203位于隔板204两侧，牛舍203设有栏杆，将每头牛隔开，每头牛身上设置有相应的编码202；若干组摄像头201安装在牛舍203的两侧，在饲喂过程中实时采集图像信息，获得的信息与二维码103形成对应关系，实时监控每个奶牛的进食状况和生理状况并反馈相关信息。
在牛舍203内设有粪便收集装置205，粪便收集装置205包括刮板207、高压水枪208和输粪管101。如图8所示，牛舍203内的一侧安装输粪管101，所述输粪管101通向饲料供应层1下方的独立空间112，另一侧安装高压水枪208，刮板207安装在输粪管101和高压水枪208的一侧。刮板207来回移动，高压水枪208可喷射高压水，将粪便推向到输粪管101，从饲喂层2排出，进入到饲料供应层1的独立空间112。
一种用于所述的分层式奶牛饲喂系统的饲喂方法，包括以下步骤：
1.在饲喂作业时，配料机109先开始工作，根据当前奶牛群的成长阶段确定饲料配方，并完成饲料搅拌、饲料混合的操作，获取奶牛的食量信息或者由工作人员设定每头奶牛的食量；
2.接着可升降式料槽传送带102和倾斜传送带108开始运转，两者的运转方向如图5所示。接着向倾斜传送带108配料，配料的时间间隔根据牛栏的间隔长度和可升降式料槽传送带102运转速度确定，饲料经倾斜传送带108转运到可升降式料槽传送带102，随着可升降式料槽传送带102的运转而运送到对应的奶牛的位置。配料机109为每头奶牛都配好饲料的时间为一个时间周期，在配料机109工作一个时间周期后，配料机109、可升降式料槽传送带102和倾斜传送带108停止工作，此时可升降式料槽传送带102上奶牛相对应的位置都有了各自的饲料。
3.接着料槽下方的垂直升降装置开始工作，将料槽缓慢抬升，同时，隔板204向牛舍203一侧水平移动，打开饲喂区内的隔离空间，当抬升到特定高度后，垂直升降装置停止抬升并保持高度不变，奶牛开始进食。
4.所述饲喂层2的多组摄像头201实时采集图像信息，获得可升降式料槽传送带102的挡板105上的二维码103和奶牛身上的编码202，建立对应关系，实时监控每个奶牛的进食状况和生理状况并反馈相关信息。当奶牛进食完毕，或摄像头201观察到奶牛停止进食时，垂直升降装置带动料槽缓慢下降，当料槽完全离开饲喂层2时，隔板204关闭。料槽继续下降回到初始位置。
5.可升降式料槽传送带102开始工作，可升降式料槽传送带102不断带动剩余饲料往前移动，同时推动剩余饲料掉落到饲料回收箱107内，当可升降式料槽传送带102工作一个时间周期后，剩余饲料回收完毕，可升降式料槽传送带102停止工作。
6.当可升降式料槽传送带102需要清理、消毒时，可升降式料槽传送带102和料槽传送带清洗装置106开始工作。料槽传送带清洗装置106包括水枪110和毛刷111，水枪110安装在料槽上方，毛刷111安装在料槽表面。水枪110往可升降式料槽传送带102上喷水，毛刷111不停地来回刷洗，废水在传送带的作用下流到废水收集桶内代替饲料回收箱107。该工作持续进行直到可升降式料槽传送带102清理干净。紫外线灯104开启，以杀灭细菌。
在牛舍203中，牛的大部分排泄物将会排泄到粪便收集装置205内，当摄像头201检测到粪便收集区域内没有牛只、并且粪便积累一定的量时，粪便收集装置205开始工作，刮板207可沿图8箭头所示方向来回移动，高压水枪208可喷射高压水，将粪便推向到输粪管101，从饲喂层2排出，进入到饲料供应层1下方的独立空间112。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种分层式奶牛饲喂系统，其特征在于：包括饲喂层(2)与饲料供应层(1)；所述饲喂层(2)与饲料供应层(1)用隔断层隔开，形成上下独立的空间层；所述隔断层中间设置有开口，开口处设置有隔板(204)，隔板(204)与驱动电机(206)连接；
所述饲料供应层(1)包括配料机(109)、料槽、饲料回收箱(107)和料槽传送带清洗装置(106)；所述料槽位于隔板(204)的正下方；所述配料机(109)位于倾斜传送带(108)上方，配料机(109)通过倾斜传送带(108)向料槽输送饲料，投喂时垂直升降装置将料槽抬升至饲喂层(2)；
所述饲喂层(2)包括若干组摄像头(201)和牛舍(203)；所述牛舍(203)位于隔板(204)两侧，若干组摄像头(201)安装在牛舍(203)的两侧。
2.根据权利要求1所述的一种分层式奶牛饲喂系统，其特征在于：所述料槽包括可升降式料槽传送带(102)和挡板(105)，挡板(105)固定在可升降式料槽传送带(102)宽度方向的两侧表面。
3.根据权利要求2所述的一种分层式奶牛饲喂系统，其特征在于：所述可升降式料槽传送带(102)在长度方向为U型，饲料回收箱(107)和料槽传送带清洗装置(106)均位于可升降式料槽传送带(102)末端。
4.根据权利要求2所述的一种分层式奶牛饲喂系统，其特征在于：所述可升降式料槽传送带(102)上表面放置饲料，下表面通过安装在料槽下方的紫外线灯(104)进行消毒。
5.根据权利要求2所述的一种分层式奶牛饲喂系统，其特征在于：所述挡板(105)设有若干个二维码(103)，每个二维码(103)对应一头牛。
6.根据权利要求1所述的一种分层式奶牛饲喂系统，其特征在于：所述料槽传送带清洗装置(106)包括水枪(110)和毛刷(111)，水枪(110)安装在料槽上方，毛刷(111)安装在料槽表面；水枪(110)往可升降式料槽传送带(102)上喷水，毛刷(111)刷洗料槽表面，废水在可升降式料槽传送带(102)的作用下流到废水收集桶内。
7.根据权利要求1所述的一种分层式奶牛饲喂系统，其特征在于：所述若干组摄像头(201)实时采集在饲喂过程中的图像信息，获得二维码(103)和奶牛身上的编码(202)，实时监控每个奶牛的进食状况和生理状况并反馈相关信息。
8.根据权利要求1所述的一种分层式奶牛饲喂系统，其特征在于：牛舍(203)内设有粪便收集装置(205)，粪便收集装置(205)包括刮板(207)、高压水枪(208)和输粪管(101)；所述输粪管(101)位于牛舍(203)内的一侧并通向饲料供应层(1)下方的独立空间(112)；高压水枪(208)位于牛舍(203)内的另一侧，刮板(207)位于输粪管(101)和高压水枪(208)之间；高压水枪(208)喷射高压水，将粪便推向到输粪管(101)，然后将粪便从饲喂层(2)排出。
9.一种用于权利要求1所述的分层式奶牛饲喂系统的饲喂方法，其特征在于，包括以下步骤：
1) .在饲喂作业时，配料机(109)先开始工作，根据当前奶牛群的成长阶段确定饲料配方，并完成饲料搅拌、饲料混合的操作，获取奶牛的食量信息或者由工作人员设定每头奶牛的食量；
2) .可升降式料槽传送带(102)和倾斜传送带(108)开始运转，接着由配料机(109)向倾斜传送带(108)配料，倾斜传送带(108)将饲料转运到可升降式料槽传送带(102)上，配料机(109)为每头奶牛都配好饲料的时间为一个时间周期，在配料机(109)工作一个时间周期后，配料机(109)、可升降式料槽传送带(102)和倾斜传送带(108)停止工作，此时可升降式料槽传送带(102)上奶牛相对应的位置都有各自的饲料；
3) .料槽下方的垂直升降装置开始工作，将可升降式料槽传送带(102)缓慢抬升，同时，驱动电机(206)带动隔板(204)向牛舍(203)一侧水平移动，当料槽抬升到饲喂层(2)后，垂直升降装置停止抬升并保持高度不变，奶牛开始进食；
4) .当奶牛进食完毕，或摄像头(201)观察到奶牛停止进食时，垂直升降装置带动料槽下降，当料槽完全离开饲喂层(2)时，驱动电机(206)带动隔板(204)关闭，料槽继续下降回到初始位置；
5) .可升降式料槽传送带(102)开始工作，可升降式料槽传送带(102)带动剩余饲料往前移动，推动剩余饲料掉落到饲料回收箱(107)内，当可升降式料槽传送带(102)工作一个时间周期后，停止工作；
6) .当可升降式料槽传送带(102)需要清理、消毒时，可升降式料槽传送带(102)和料槽传送带清洗装置(106)开始工作，水枪(110)往可升降式料槽传送带(102)上喷水，毛刷(111)不停地来回刷洗，废水在传送带的作用下流到废水收集桶内，该工作持续进行直到可升降式料槽传送带(102)清理干净，紫外线灯(104)开启，以杀灭细菌。
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